JP2533685B2 - Low-pressure CVD gas introduction device and method for forming the device - Google Patents

Low-pressure CVD gas introduction device and method for forming the device

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JP2533685B2
JP2533685B2 JP2280129A JP28012990A JP2533685B2 JP 2533685 B2 JP2533685 B2 JP 2533685B2 JP 2280129 A JP2280129 A JP 2280129A JP 28012990 A JP28012990 A JP 28012990A JP 2533685 B2 JP2533685 B2 JP 2533685B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、減圧された成膜原料ガス雰囲気中で半導
体基板表面に薄膜を気相成長させる減圧CVD装置に用い
る成膜原料ガス導入装置であって、それぞれ異なる種類
のガスを輸送する複数の配管から、内部が減圧状態に保
たれる真空容器の壁面もしくは真空容器側の固定部材を
貫通して該真空容器内に導入された原料ガスを混合さ
せ、この混合された原料ガスを真空容器内の被成膜基板
表面に供給して、該基板表面に薄膜を気相成長させるガ
ス導入装置の構成と、この構成のガス導入装置を形成す
る方法とに関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a film-forming source gas introduction apparatus used in a low-pressure CVD apparatus for vapor-depositing a thin film on the surface of a semiconductor substrate in a reduced-pressure film-forming source gas atmosphere. Then, from a plurality of pipes for transporting different kinds of gases, the raw material gas introduced into the vacuum container through the wall of the vacuum container whose inside is kept in a depressurized state or the fixing member on the vacuum container side is introduced. The composition of a gas introduction device for mixing and supplying the mixed raw material gas to the surface of a film formation substrate in a vacuum container to vapor-deposit a thin film on the surface of the substrate, and a gas introduction device of this structure are formed. With respect to the method.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来のこの種のガス導入装置の構成例を第3図に示
す。この例では、対象とする減圧CVD装置をプラズマCVD
装置としており、真空容器3内にプラズマを形成するた
めのベース電極4の支持部を貫通する配管1および2を
通してそれぞれ原料ガスA,Bがベース電極4前面側の扁
平な円形のバッファポケットに導入されて混合される。
そして圧力が一定に保たれた状態で、多数の細孔が等ピ
ッチで形成されたシャワー電極5から被成膜基板(以下
ウエーハとも記す)9の表面に供給される。従ってこの
例においては、ガス導入装置は、ベース電極4と,シャ
ワー電極5と,両者を結合するねじ8とからなる。
FIG. 3 shows a configuration example of a conventional gas introducing device of this type. In this example, the target low pressure CVD equipment is plasma CVD
The source gas A, B is introduced into the flat circular buffer pocket on the front side of the base electrode 4 through the pipes 1 and 2 penetrating the supporting portion of the base electrode 4 for forming plasma in the vacuum container 3, respectively. Are mixed.
Then, with the pressure kept constant, a large number of pores are supplied to the surface of a film formation substrate (hereinafter also referred to as a wafer) 9 from shower electrodes 5 formed at equal pitches. Therefore, in this example, the gas introduction device is composed of the base electrode 4, the shower electrode 5, and the screw 8 connecting the both.

ウエーハ9の表面に薄膜を形成する際には、ウエーハ
が載置された基板台10に内蔵もしくは埋め込まれた加熱
ヒータ11に給電してウエーハを加熱した後、配管1,2を
通して原料ガスA,Bをシャワー電極5からウエーハ9の
表面に供給しつつ、RF電源13から高周波電圧をベース電
極4に印加してシャワー電極5とウエーハ9との間の空
間にプラズマを形成する。なお図中の符号7は、ベース
電極4の支持部を真空フランジ3bから絶縁するための絶
縁ブッシュであり、符号12はねじ棒13を介して基板台10
を上下動させ、シャワー電極5とウエーハ9との間隔を
所望の値に調整するためのモータである。
When forming a thin film on the surface of the wafer 9, after heating the wafer by supplying power to the heater 11 built in or embedded in the substrate table 10 on which the wafer is placed, the raw material gas A, While supplying B to the surface of the wafer 9 from the shower electrode 5, a high frequency voltage is applied from the RF power source 13 to the base electrode 4 to form plasma in the space between the shower electrode 5 and the wafer 9. Reference numeral 7 in the drawing is an insulating bush for insulating the supporting portion of the base electrode 4 from the vacuum flange 3b, and reference numeral 12 is a substrate stand 10 via a screw rod 13.
Is a motor for vertically moving to adjust the distance between the shower electrode 5 and the wafer 9 to a desired value.

第4図に従来のガス導入装置の別の構成例を示す。こ
の例では、ベース電極4とシャワー電極5とが作る空間
内にバッファプレート16が設けられ、シャワー電極5か
ら噴射されるまでの原料ガスの混合行程を長くして混合
をより均一化するとともに原料ガスを半径方向に流すこ
とにより、バッファポケット内の圧力を均一化して噴射
流量の面分布を均一化しようとするものである。
FIG. 4 shows another example of the configuration of the conventional gas introduction device. In this example, the buffer plate 16 is provided in the space formed by the base electrode 4 and the shower electrode 5, and the mixing process of the raw material gas until it is jetted from the shower electrode 5 is lengthened to make the mixing more uniform and By flowing the gas in the radial direction, the pressure in the buffer pocket is made uniform and the surface distribution of the injection flow rate is made uniform.

〔発明が解決しようとする課題〕[Problems to be Solved by the Invention]

第3図に示したガス導入装置の場合、シャワー電極に
は細孔が多数均等に分散して形成されているが、配管1,
2を通った原料ガスは直接シャワー電極に当り、シャワ
ー電極からウエーハ表面方向へ一定圧力で原料ガスを噴
射させる目的のバッファポケットがあるものの、直接ガ
ス流が当る電極部分近傍では圧力が高く、従って原料ガ
スの噴出量が多くなる。この結果、通常の薄膜形成の場
合、ウエーハ面の膜厚分布が不均一になる。また、この
問題を解決するために、第4図のようにバッファプレー
トを設け、配管から噴出する原料ガスを一度バッファプ
レートに当て、半径方向に拡散させて圧力を均一にする
ように工夫したものでも、圧力の面分布は十分一様にな
らず、原料ガスの混合状態は第3図と比較して改善され
るものの、膜厚分布は不十分であり、±5%が保証可能
範囲であると考えられる。
In the case of the gas introduction device shown in FIG. 3, the shower electrode has a large number of pores dispersed uniformly.
The raw material gas passing through 2 directly hits the shower electrode, and although there is a buffer pocket for the purpose of injecting the raw material gas from the shower electrode toward the wafer surface at a constant pressure, the pressure is high near the electrode part where the direct gas flow hits, and A large amount of raw material gas is ejected. As a result, in the case of ordinary thin film formation, the film thickness distribution on the wafer surface becomes non-uniform. Further, in order to solve this problem, a buffer plate is provided as shown in FIG. 4, and the raw material gas ejected from the pipe is once applied to the buffer plate to diffuse it in the radial direction to make the pressure uniform. However, the surface distribution of pressure is not sufficiently uniform and the mixed state of the raw material gas is improved as compared with FIG. 3, but the film thickness distribution is insufficient and ± 5% is the guaranteed range. it is conceivable that.

第3図および第4図に示すガス導入装置のもうひとつ
の問題点は、成膜時におけるシャワー電極への膜付着で
ある。すなわち、成膜をするとシャッター電極に膜がつ
き原料ガス噴出の細孔がふさがり膜厚分布が大きくなっ
たり、またシャワー電極に付着した膜が剥離してパーテ
ィクルとなり被成膜基板を汚損する。このためシャワー
電極は定期的な洗浄を行う必要がある。従来、シャワー
電極は第3図に示すように外周部を4本以上のねじで固
定されており、取りはずすだけでも時間がかかり、また
ねじは通常皿小ねじあるいは六角穴付きボルトが使用さ
れており、これらのねじの頭部にドライバあるいはレン
チの引掛け溝があるが、この溝が膜で埋まり、ドライバ
等が十分掛からず、取りはずしが困難なことがある。こ
の場合も時間がかかってしまい、ねじの使用には問題が
あった。
Another problem of the gas introduction device shown in FIGS. 3 and 4 is the film adhesion to the shower electrode during film formation. That is, when the film is formed, the film is attached to the shutter electrode, the pores of the raw material gas jet are blocked, and the film thickness distribution becomes large, or the film attached to the shower electrode is peeled off to become particles to contaminate the film formation substrate. For this reason, the shower electrode needs to be regularly cleaned. Conventionally, the shower electrode is fixed at its outer periphery with four or more screws, as shown in Fig. 3, and it takes time just to remove it, and the screws are usually flat head screws or hexagon socket bolts. The heads of these screws have a hook groove for a driver or a wrench, but this groove is filled with a film, so that the driver or the like cannot be sufficiently hooked and it may be difficult to remove. In this case as well, it took time and there was a problem in using the screw.

この発明の目的は、複数の配管から噴出された原料ガ
スがより均一に混合されるとともに被処理基板表面へ向
けて噴出される混合ガスの噴出量面分布がより均一化さ
れるガス導入装置の構成と、この構成の装置を形成する
方法とを提供することである。
An object of the present invention is to provide a gas introduction device in which raw material gases ejected from a plurality of pipes are more uniformly mixed and the ejection amount surface distribution of a mixed gas ejected toward a surface of a substrate to be processed is made more uniform. And a method of forming a device of this configuration.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記課題を解決するために、この発明においては、そ
れぞれ異なる種類のガスを輸送する複数の配管から、内
部が減圧状態に保たれる真空容器の壁面もしくは真空容
器側の固定部材を貫通して該真空容器内に導入された原
料ガスを混合させ、この混合された原料ガスを真空容器
内の被成膜基板表面に供給して、該基板表面に薄膜を気
相成長させるガス導入装置を、それぞれ円板状に形成さ
れ前記各配管から流出するガスをそれぞれ面上に受けて
周方向等間隔に形成された複数の孔に均等に分配する,
前記配管と同数のセパレータ板と、該それぞれのセパレ
ータ板の前記複数の孔から流出するガスを混合させる第
1の空間を形成するための混合スペーサと、前記第1の
空間内の混合ガスを整流する多数の細孔が形成された第
1の整流プレートと、該第1の整流プレートから流出す
るガスの混合状態をより均一化する第2の空間を形成す
るための第2の混合スペーサと、前記第2の空間内の混
合ガスを整流する多数の細孔が形成された第2の整流プ
レートと、前記第2の整流プレートの外径より小径の孔
を有するリング状体として形成され前記セパレータ板か
ら第2の整流プレートに到るすべての部材中少なくとも
セパレータ板を除く部材を積層状態に真空容器の壁面も
しくは真空容器側の固定部材に保持する押さえ板と、を
備えた装置とするものとする。そして、この装置の形成
は、セパレータ板から第2の整流プレートに到るすべて
の部材を上記の順に同軸に、かつ各セパレータ板に周方
向等間隔に形成されセパレータ板の面上に受けたガスが
均等に分配される複数の孔が軸方向に重ならないように
かつすべてのセパレータ板を互いに密着させて積層し、
リング状体として形成された押さえ板を用いて被成膜基
板と対向する真空容器の壁面もしくは真空容器側の固定
部材に保持することにより行うものとする。そして、こ
の装置を、真空容器の壁面もしくは真空容器側の固定部
材に着脱可能に形成され装着状態でセパレータ板から第
2の整流板に到るすべての部材を同軸に、かつ少なくと
も第1の混合スペーサから第2の整流プレートに到るす
べての部材を軸方向に出し入れ可能に収容する,カメラ
マウントを有するリング状のベースマウントと、および
リング状体として形成される押さえ板として、該ベース
マウントと嵌まり合うカメラマウントを有し回転により
前記ベースマウントに着脱される押さえリングを備えた
装置とすれば好適である。
In order to solve the above-mentioned problems, in the present invention, a plurality of pipes respectively transporting different kinds of gas are passed through a wall of the vacuum container whose inside is kept in a depressurized state or a fixing member on the vacuum container side. A gas introduction device for mixing the raw material gases introduced into the vacuum container, supplying the mixed raw material gas to the surface of the film formation substrate in the vacuum container, and performing vapor phase growth of a thin film on the substrate surface, The gas, which is formed in a disc shape and flows out from each of the pipes, is received on each surface and is evenly distributed to a plurality of holes formed at equal intervals in the circumferential direction,
The same number of separator plates as the pipes, a mixing spacer for forming a first space for mixing the gas flowing out from the plurality of holes of the respective separator plates, and rectifying the mixed gas in the first space A first rectifying plate having a large number of pores formed therein, and a second mixing spacer for forming a second space that makes the mixed state of the gas flowing out from the first rectifying plate more uniform, The second rectifying plate having a large number of pores for rectifying the mixed gas in the second space, and the separator formed as a ring-shaped body having a hole having a diameter smaller than the outer diameter of the second rectifying plate. Among all the members from the plate to the second rectifying plate, at least the members excluding the separator plate are held in a laminated state on the wall surface of the vacuum container or the holding member on the vacuum container side, and a pressing plate is provided. And the. The formation of this device is performed by forming all the members from the separator plate to the second rectifying plate coaxially in the above order, and receiving the gas on the surfaces of the separator plates formed at equal intervals in the circumferential direction on each separator plate. Are evenly distributed so that multiple holes do not overlap in the axial direction and all separator plates are in close contact with each other and stacked,
It is performed by using a holding plate formed as a ring-shaped body and holding it on the wall surface of the vacuum container facing the film formation substrate or on a fixing member on the vacuum container side. Then, this device is detachably formed on the wall surface of the vacuum container or the fixing member on the vacuum container side, and all the members from the separator plate to the second rectifying plate are coaxially and at least the first mixing plate in the mounted state. A ring-shaped base mount having a camera mount that accommodates all the members from the spacer to the second rectifying plate so as to be able to be taken in and out in the axial direction, and the base mount as a holding plate formed as a ring-shaped body. It is preferable to use an apparatus that includes a press mount that fits into the base mount and that is attached to and detached from the base mount by rotation.

〔作用〕[Action]

ガス導入装置を上述のように形成することにより、各
セパレータ板に周方向等間隔に形成された複数の孔は、
軸方向にみて周方向均一に分散して存在し、各セパレー
タ板の面上に受けた、それぞれ異なる原料ガスが周方向
均一に分散して第1の空間内へ噴出され、第1の空間内
で一様に空間中央部へ向かいつつ混合され、かつ、この
空間内の圧力を一定値に高める。そして、第1の空間内
で混合された原料ガスは、第1の整流プレートに均等に
分散して形成された同一径の細孔から、細孔の数に分流
して層流状態で第2の空間内へ噴出され、ここで各細孔
から噴出されたガス領域相互間の空間を埋めながらガス
が混合され、混合の均一度をさらに増しつつ空間内の圧
力を一定値に高める。この混合されたガスはさらに、多
数の同径の細孔が均一に分散形成された第2の整流プレ
ートから、細孔により分流されて被成膜基板表面へ向け
て噴出し、基板前面側空間内でさらに混合の均一度を増
しつつ定流量で、かつ流量の面分布が均一な状態で基板
表面へ導かれる。
By forming the gas introduction device as described above, a plurality of holes formed at equal intervals in the circumferential direction in each separator plate,
The different source gases, which are present in the circumferential direction evenly dispersed in the axial direction and are received on the surfaces of the respective separator plates, are circumferentially uniformly dispersed and ejected into the first space, To uniformly mix toward the center of the space, and increase the pressure in this space to a constant value. Then, the raw material gas mixed in the first space is divided into the number of pores from the pores of the same diameter formed by being evenly dispersed in the first rectifying plate, and the second raw material gas is laminarly flowed. Of the gas is mixed therein while filling the space between the gas regions ejected from the respective pores, and the pressure in the space is increased to a constant value while further increasing the uniformity of mixing. The mixed gas is further diverted from the second rectifying plate, in which a large number of pores having the same diameter are uniformly dispersed and formed, and jetted toward the surface of the film formation substrate, and the front surface side space of the substrate is formed. In the chamber, the flow rate is guided to the surface of the substrate at a constant flow rate and with a uniform surface distribution of the flow rate while increasing the uniformity of mixing.

また、ガス導入装置を、真空容器の壁面もしくは真空
容器側の固定部材に着脱可能に形成され装着状態でセパ
レータ板から第2の整流板に到るすべての部材を同軸
に、かつ少なくとも第1の混合スペーサから第2の整流
プレートに到るすべての部材を軸方向に出し入れ可能に
収容する,カメラマウントを有するリング状のベースマ
ウントと、およびリング状体として形成される押さえ板
として、該ベースマウントと嵌まり合うカメラマウント
を有し回転により前記ベースマウントに着脱される押さ
えリングを備えた装置とし、装置を形成する際にセパレ
ータ板を真空容器の壁面もしくは真空容器側の固定部材
に互いに密着状態に取り付けた後、ベースマウントを真
空容器の壁面もしくは真空容器側の固定部材に取り付
け、このベースマウントに残りの構成部材を同軸に収容
し、ベースマウントのカメラマウントと押さえリングの
カメラマウントとを嵌め合わせて押さえリングを回転し
てベースマウントに取り付けることによりガス導入装置
が形成され、また、メンテナンス時の構成部材の取り出
しも押さえリングを回転して取り外すだけで容易に行わ
れ、多くのねじを取り外す必要のある従来装置と比べ、
メンテナンス時間を大幅に短縮することができる。ま
た、ベースマウントを真空容器の壁面もしくは真空容器
側の固定部材に取り付けているねじは押さえリングに隠
され、ねじに膜が付着せず、ベースマウントを取り外す
必要が生じた際にも取り外しが著しく容易になる。
Further, the gas introducing device is detachably formed on the wall surface of the vacuum container or on the fixing member on the vacuum container side, and all the members from the separator plate to the second rectifying plate are coaxial with each other in the mounted state, and at least the first member. A ring-shaped base mount having a camera mount for accommodating all the members from the mixing spacer to the second rectifying plate so as to be able to be taken in and out in the axial direction, and the base mount as a holding plate formed as a ring-shaped body. An apparatus having a holding ring that is attached to and detached from the base mount by rotation with a camera mount that fits with the separator plate, and the separator plate is in close contact with the wall surface of the vacuum container or the fixing member on the vacuum container side when forming the device. After mounting the base mount, attach the base mount to the wall of the vacuum container or the fixing member on the vacuum container side, A gas introduction device is formed by accommodating the remaining components coaxially, fitting the camera mount of the base mount and the camera mount of the press ring, and rotating the press ring to attach it to the base mount. The components can be easily taken out by simply rotating the pressing ring and removing them, compared with the conventional device that requires many screws to be removed.
Maintenance time can be greatly reduced. Also, the screw that attaches the base mount to the wall of the vacuum container or the fixing member on the vacuum container side is hidden by the pressing ring, and the film does not adhere to the screw. It will be easier.

〔実施例〕〔Example〕

第1図に本発明によるガス導入装置構成の一実施例を
分解斜視図で示し、第2図にこの装置を含む減圧CVD装
置の成膜処理部の全体構成を示す。まず、第2図によ
り、この成膜処理部の全体構成を説明する。
FIG. 1 shows an exploded perspective view of an embodiment of the gas introducing device structure according to the present invention, and FIG. 2 shows the overall structure of the film forming section of a low pressure CVD device including this device. First, referring to FIG. 2, the overall structure of the film forming processing section will be described.

真空容器43は容器本体43aと,上部フランジ43bと,下
部フランジ43cを主要部材として構成され、下部フラン
ジ43cには金属ベローズ15を介して基板台10が上下動可
能に結合され、図示されない駆動モータ(第3図の符号
12参照)により上下方向に直線駆動される。基板台10の
上面はウエーハ9が定位置に載置できるよう、ウエーハ
9の外径に合わせて凹面が形成されている。ウエーハ9
はここに図示されていないウエーハ搬送装置により容器
本体3aと図示されないロードロック室との間のゲートバ
ルブを開いて図の左右方向に自由に出し入れが可能であ
る。上部フランジ43bには絶縁リング14を介して台44が
取り付けられている。この台44の上面には、原料ガスを
輸送する,原料ガスの種類と同数の配管,ここでは2本
の配管1,2が絶縁物を介して取り付けられている。原料
ガス17,18はそれぞれ別に設けられたガスボンベ等から
供給される。配管1,2と台44とはOリングで真空シール
され、台44には原料ガス17,18を通す貫通孔が形成され
ている。ここで、後述のガス導入の説明上の便宜のた
め、配管1を通る原料ガス17をガスA,配管2を通る原料
ガス18をガスBと呼ぶこととする。
The vacuum container 43 includes a container main body 43a, an upper flange 43b, and a lower flange 43c as main members, and the lower flange 43c is connected to the substrate table 10 via a metal bellows 15 so as to be vertically movable. (Reference numeral in FIG. 3
It is driven linearly in the vertical direction according to (12). A concave surface is formed on the upper surface of the substrate table 10 in accordance with the outer diameter of the wafer 9 so that the wafer 9 can be placed at a fixed position. Waha 9
With a wafer transfer device (not shown), a gate valve between the container body 3a and a load lock chamber (not shown) can be opened to freely move in and out in the left and right directions in the drawing. A base 44 is attached to the upper flange 43b via an insulating ring 14. The same number of pipes as the types of raw material gas, here two pipes 1 and 2 for attaching the raw material gas, are attached to the upper surface of this stand 44 via an insulator. The raw material gases 17 and 18 are supplied from gas cylinders and the like provided separately. The pipes 1 and 2 and the base 44 are vacuum-sealed with an O-ring, and the base 44 is formed with through holes through which the raw material gases 17 and 18 pass. Here, the raw material gas 17 passing through the pipe 1 will be referred to as a gas A, and the raw material gas 18 passing through the pipe 2 will be referred to as a gas B for convenience of description of gas introduction described later.

台44にはプラズマ放電を起こさせるためのRF電源に接
続される端子導体45が取り付けてある。台44の真空側に
は、後で説明するセパレータ板,第1の混合スペーサ,
第1の整流プレート,第2の混合スペーサ,シャワー電
極31を構成する第2の整流プレートで構成したガス導入
装置100が取り付けられている。台44,真空容器43の間は
Oリングで真空シールし、別に設けている真空ポンプに
より真空容器43内が真空引きされる。
A terminal conductor 45 connected to an RF power source for causing plasma discharge is attached to the table 44. On the vacuum side of the table 44, a separator plate, a first mixing spacer, which will be described later,
The gas introducing device 100 including the first rectifying plate, the second mixing spacer, and the second rectifying plate forming the shower electrode 31 is attached. A vacuum seal is provided between the table 44 and the vacuum container 43 with an O-ring, and the inside of the vacuum container 43 is evacuated by a separately provided vacuum pump.

ここで簡単に、上記成膜処理部における成膜手順につ
き説明する。
Here, the film forming procedure in the film forming processing section will be briefly described.

真空容器43内はあらかじめ真空に引かれ、別に設けた
ウエーハ搬送装置によりウエーハを基板台10の上面に載
置する。基板台10はあらかじめ400℃などの設定温度に
保たれており、ウエーハ9を昇温する。ウエーハが基板
台10の上面に載置されると、基板10は上下駆動装置によ
り上昇し、シャワー電極31と設定すき間を保ち停止す
る。ウエーハ9の温度が一定になると、RF電源から端子
導体45を介して高周波,例えば13.56MHzの電圧を台44に
印加する。つづいて、配管1,2から所定の原料ガスA,Bを
導入し、ガス導入装置を通過させると、定圧混合,整流
された原料ガスがシャワー電極31から噴出され、これに
より原料ガスのプラズマが発生して原料ガスが活性化さ
れ、ウエーハ9の表面に膜付けされる。所定時間原料ガ
スを流し成膜を終了させる。
The inside of the vacuum container 43 is evacuated in advance, and the wafer is placed on the upper surface of the substrate table 10 by a separately provided wafer transfer device. The substrate table 10 is kept at a preset temperature such as 400 ° C. in advance, and the temperature of the wafer 9 is raised. When the wafer is placed on the upper surface of the substrate table 10, the substrate 10 is lifted by the up-and-down driving device and stops while maintaining a set gap with the shower electrode 31. When the temperature of the wafer 9 becomes constant, a high frequency voltage, for example, 13.56 MHz voltage is applied to the base 44 from the RF power source through the terminal conductor 45. Subsequently, when the predetermined raw material gases A and B are introduced from the pipes 1 and 2 and passed through the gas introduction device, the constant pressure mixed and rectified raw material gas is ejected from the shower electrode 31, whereby plasma of the raw material gas is generated. The generated raw material gas is activated and deposited on the surface of the wafer 9. The raw material gas is flown for a predetermined time to complete the film formation.

次にガス導入装置について説明する。 Next, the gas introduction device will be described.

第1図において、組立ての基準となる台44に、それぞ
れ面上に受けたガスAおよびガスBを半径方向に分配す
るためのセパレータ板20およびセパレータ板21が2枚合
わさり取付けねじ22により保持される。セパレータ板20
には、中心から半径方向に適宜の幅の溝23が放射状に形
成され、その端部に貫通孔24が形成されてガスAが流出
する経路を構成する。同時に、セパレータ板21にも円形
の溝と,この円形の溝から半径方向に放射状に延びる,
セパレータ板20の溝と同数の溝が形成され、これらの溝
の先端部にそれぞれ貫通孔26が形成されている。また、
セパレータ板21の中心には、ガスAをセパレータ板20の
面上へ導くための小孔が形成されている。そしてセパレ
ータ板20には、セパレータ板21から流出するガスBを下
方へ通過させるための孔27が形成されている。
In FIG. 1, two sets of a separator plate 20 and a separator plate 21 for radially distributing the gas A and the gas B respectively received on the surface are held by a mounting screw 22 on a base 44 which is a reference for assembly. It Separator plate 20
A groove 23 having an appropriate width is formed radially in the radial direction from the center, and a through hole 24 is formed at the end thereof to form a path through which the gas A flows. At the same time, the separator plate 21 also has a circular groove, and the circular groove radially extends from the circular groove.
The same number of grooves as the grooves of the separator plate 20 are formed, and the through holes 26 are formed at the tips of these grooves, respectively. Also,
At the center of the separator plate 21, a small hole for guiding the gas A onto the surface of the separator plate 20 is formed. The separator plate 20 is formed with a hole 27 for passing the gas B flowing out from the separator plate 21 downward.

次に第1の混合スペーサ28について説明する。このス
ペーサは、セパレータ板20を通ってきたガスAと,セパ
レータ板21を通ってきたガスBとが均一に混合される空
間を形成するために設けられているものである。ガスA
とガスBとは、それぞれセパレータ板20とセパレータ板
21との周方向の複数の孔へ分流された後、セパレータ板
21と,第1の混合スペーサ28と,以下に説明する第1の
整流プレート29とで形成される空間に流入してここで混
合され、空間内を一定圧まで圧力上昇させる。
Next, the first mixed spacer 28 will be described. The spacer is provided to form a space in which the gas A passing through the separator plate 20 and the gas B passing through the separator plate 21 are uniformly mixed. Gas A
And gas B are the separator plate 20 and the separator plate, respectively.
After separating into a plurality of holes in the circumferential direction with 21, the separator plate
21, the first mixing spacer 28, and a first rectifying plate 29, which will be described below, flow into a space and are mixed there to raise the pressure in the space to a constant pressure.

第1の整流プレート29には、例えば0.5mm径の細孔が
均一に精度よく配置されている。第1の整流プレート29
は、前記空間内で混合された原料ガスを細孔を通る流れ
に分流し、層流にして流出させる。第1の整流プレート
29と第2の整流プレート31との間には、第2の混合スペ
ーサ30を用いて1mmないし3mmの高さの空間が形成されて
おり、層流となって流入した原料ガスはここでも均一に
混合されつつ定圧化され、シャワー電極を構成する第2
の整流プレート31に形成された,例えば0.5mm径の細孔
から層流となって噴出される。
On the first rectifying plate 29, for example, pores having a diameter of 0.5 mm are uniformly and accurately arranged. First straightening plate 29
Is to divide the raw material gas mixed in the space into a flow passing through the pores to make a laminar flow. First straightening plate
A space having a height of 1 mm to 3 mm is formed between the 29 and the second rectifying plate 31 by using the second mixing spacer 30, and the raw material gas that has flowed in as a laminar flow is uniform here as well. The second pressure is constant while being mixed into
It is jetted as a laminar flow from, for example, a 0.5 mm diameter fine hole formed in the straightening plate 31.

第1の混合スペーサ28と第2の混合スペーサ30とは径
方向の寸法を同一に形成され、その内径がセパレータ板
20,21の外径よりもわずかに大きく形成されている。従
って第2の整流プレート31と,第2の混合スペーサ30
と,第1の整流プレート29と,第1の混合スペーサ28と
は同軸に重なり合って台44と接するようになる。また、
ベースマウント32は、原料ガスが前記の部材31,30,29,2
8の外周面側から流出しないように、これらの部材を収
容する内周面を、これらの部材の外周面全周にわたりこ
れらの部材とほぼ密に接する大きさに形成され、取付け
ねじ33により台44に取り付けられる。
The first mixed spacer 28 and the second mixed spacer 30 are formed to have the same radial dimension, and the inner diameter thereof is the separator plate.
It is slightly larger than the outer diameter of 20,21. Therefore, the second rectifying plate 31 and the second mixing spacer 30
Then, the first rectifying plate 29 and the first mixing spacer 28 are coaxially overlapped and come into contact with the base 44. Also,
In the base mount 32, the raw material gas is the member 31, 30, 29, 2 described above.
In order not to flow out from the outer peripheral surface side of 8, the inner peripheral surface for accommodating these members is formed in a size that is in close contact with these members over the entire outer peripheral surfaces of these members, and is mounted by a mounting screw 33. It is attached to 44.

ベースマウント32にはレンズカメラによく用いられて
いる3個の爪状のカメラマウント35が設けられている。
ベースマウント32と組み合わされて第2の整流プレート
31の周縁部を支持し、第2の整流プレート31から第1の
混合スペーサ28に到る部材の抜け止めを行う押さえリン
グ34には、ベースマウント32の爪状カメラマウントと嵌
まり合う溝状カメラマウント36が形成され、その軸方向
端部に、爪状のカメラマウント35を格納するリング溝が
ある。従って押さえリング34の溝状カメラマウント36は
ベースマウント32の爪状カメラマウント35と嵌め合わさ
れた後、押さえリング34を回すことにより、押さえリン
グ34はベースマウント32に保持され、シャワー電極を構
成する第2の整流プレート31を含む上方部材の落下を防
止する。
The base mount 32 is provided with three nail-shaped camera mounts 35 that are often used in lens cameras.
Second straightening plate in combination with base mount 32
The holding ring 34 that supports the peripheral portion of the base 31 and prevents the members from the second rectifying plate 31 to the first mixing spacer 28 is removed, and has a groove shape that fits the claw-shaped camera mount of the base mount 32. A camera mount 36 is formed, and a ring groove for accommodating the claw-shaped camera mount 35 is formed at the axial end portion thereof. Therefore, after the groove-shaped camera mount 36 of the pressing ring 34 is fitted with the claw-shaped camera mount 35 of the base mount 32, by rotating the pressing ring 34, the pressing ring 34 is held by the base mount 32 and constitutes a shower electrode. The upper member including the second rectifying plate 31 is prevented from falling.

なお、以上の説明では、本発明のガス導入装置が取り
付けられる減圧CVD装置をプラズマCVD装置としている
が、本発明のガス導入装置は熱CVD装置にももちろん適
用でき、また、原料ガスがあらかじめ混合された状態で
1本の配管から供給される場合のウエーハ表面への供給
量の面分布を一様にするためのガス導入装置としても適
用可能なことは勿論である。
In the above description, the low-pressure CVD apparatus to which the gas introduction apparatus of the present invention is attached is a plasma CVD apparatus, but the gas introduction apparatus of the present invention can of course be applied to a thermal CVD apparatus, and the source gas is mixed in advance. It is needless to say that it can be applied as a gas introduction device for uniformizing the surface distribution of the amount of supply to the wafer surface when it is supplied from a single pipe in this state.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上に説明したように、本発明においては、ガス導入
装置を上述のような部材で構成し、上述のような形成方
法に従って形成したので、この装置から噴出される原料
ガスの噴出量の面分布が均一化されるとともに、原料ガ
スの混合状態が従来と比べてはるかに均一化され、ウエ
ーハ表面に形成される薄膜の膜厚分布を、成膜速度を損
なうことなく、3%以内とすることが可能となった。ま
た、成膜時に表面が汚損される第2の整流プレートの交
換を、カメラマウント方式の押さえリングを着脱して行
うこととしたので、従来のような取付けねじが不必要と
なり、メンテナンス時間の短縮と、分解の困難に伴うト
ラブルを解消することができた。
As described above, in the present invention, since the gas introduction device is formed of the above-mentioned members and is formed according to the above-described forming method, the surface distribution of the ejection amount of the raw material gas ejected from this device And the state of mixing of the source gases is made much more uniform than before, and the film thickness distribution of the thin film formed on the wafer surface is kept within 3% without impairing the film formation rate. Became possible. In addition, since the second rectifying plate whose surface is contaminated during film formation is replaced by attaching and detaching the camera mount type retaining ring, the conventional mounting screws are not required and maintenance time is shortened. Then, we were able to eliminate the troubles associated with disassembly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例によるガス導入装置の構成を
示す分解斜視図、第2図は第1図に示したガス導入装置
が取り付けられた減圧CVD装置の成膜処理部の全体構成
例を示す側面断面図、第3図および第4図はそれぞれ従
来のガス導入装置の異なる構成例を示す成膜処理部の全
体および部分断面図である。 1,2:配管、3,43:真空容器、6,100:ガス導入装置、9:被
成膜基板(ウエーハ)、17:ガスA(原料ガス)、18:ガ
スB(原料ガス)、20:セパレータ板(ガスA用)、21:
セパレータ(ガスB用)、28:第1の混合スペーサ、29:
第1の整流プレート、30:第2の混合スペーサ、31:第2
の整流プレート(シャワー電極)、32:ベースマウン
ト、34:押さえリング、35,36:カメラマウント。
FIG. 1 is an exploded perspective view showing the structure of a gas introducing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an overall structure of a film forming processing section of a low pressure CVD apparatus equipped with the gas introducing apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a side cross-sectional view showing an example, and FIGS. 3 and 4 are whole and partial cross-sectional views of a film forming processing section showing different configuration examples of a conventional gas introducing device, respectively. 1,2: Piping, 3,43: Vacuum container, 6,100: Gas introduction device, 9: Substrate to be film-formed (wafer), 17: Gas A (raw material gas), 18: Gas B (raw material gas), 20: Separator Plate (for gas A), 21:
Separator (for gas B), 28: First mixed spacer, 29:
First straightening plate, 30: second mixed spacer, 31: second
Rectifying plate (shower electrode), 32: base mount, 34: retaining ring, 35, 36: camera mount.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野地 恭弘 神奈川県川崎市川崎区田辺新田1番1号 富士電機株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Yasuhiro Noji 1-1, Tanabe Nitta, Kawasaki-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Fuji Electric Co., Ltd.

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】それぞれ異なる種類のガスを輸送する複数
の配管から、内部が減圧状態に保たれる真空容器の壁面
もしくは真空容器側の固定部材を貫通して該真空容器内
に導入された原料ガスを混合させ、この混合された原料
ガスを真空容器内の被成膜基板表面に供給して、該基板
表面に薄膜を気相成長させるガス導入装置において、そ
れぞれ円板状に形成され前記各配管から流出するガスを
それぞれ面上に受けて周方向等間隔に形成された複数の
孔に均等に分配する,前記配管と同数のセパレータ板
と、該それぞれのセパレータ板の前記複数の孔から流出
するガスを混合させる第1の空間を形成するための混合
スペーサと、前記第1の空間内の混合ガスを整流する多
数の細孔が形成された第1の整流プレートと、該第1の
整流プレートから流出するガスの混合状態をより均一化
する第2の空間を形成するための第2の混合スペーサ
と、前記第2の空間内の混合ガスを整流する多数の細孔
が形成された第2の整流プレートと、前記第2の整流プ
レートの外径より小径の孔を有するリング状体として形
成され前記セパレータ板から第2の整流プレートに到る
すべての部材中少なくともセパレータ板を除く部材を積
層状態に真空容器の壁面もしくは真空容器側の固定部材
に保持する押さえ板と、を備えたことを特徴とする減圧
CVD用ガス導入装置。
1. A raw material introduced into a vacuum container from a plurality of pipes for respectively transporting different kinds of gas, penetrating a wall surface of the vacuum container whose inside is kept in a depressurized state or a fixing member on the vacuum container side. In a gas introduction device for mixing gases, supplying the mixed raw material gas to the surface of a substrate to be film-formed in a vacuum container, and performing vapor phase growth of a thin film on the surface of the substrate, each of the above-mentioned disc-shaped devices is formed. The gas flowing out from the pipes is received on each surface and is evenly distributed to a plurality of holes formed at equal intervals in the circumferential direction. The same number of separator plates as the pipes and the plurality of holes of the respective separator plates flow out. Mixing spacer for forming a first space for mixing the mixed gas, a first rectifying plate having a large number of pores for rectifying the mixed gas in the first space, and the first rectifying plate. Flow from plate A second mixing spacer for forming a second space for making the mixed state of the mixed gas more uniform, and a second rectification in which a large number of pores for rectifying the mixed gas in the second space are formed. The plate and a member formed as a ring-shaped body having a hole having a diameter smaller than the outer diameter of the second rectifying plate and having at least the separator plate among all the members from the separator plate to the second rectifying plate are laminated. A pressure reducing device comprising: a holding plate that holds the wall of the vacuum container or a fixing member on the vacuum container side.
CVD gas introduction device.
【請求項2】請求項第1項に記載のガス導入装置を形成
する方法であって、セパレータ板から第2の整流プレー
トに到るすべての部材を請求項第1項に記載の順に同軸
に、かつ各セパレータ板に周方向等間隔に形成されセパ
レータ板の面上に受けたガスが均等に分配される複数の
孔が軸方向に重ならないようにかつすべてのセパレータ
板を互いに密着させて積層し、リング状体として形成さ
れた押さえ板を用いて被成膜基板と対向する真空容器の
壁面もしくは真空容器側の固定部材に保持して形成する
ことを特徴とする減圧CVD用ガス導入装置の形成方法。
2. A method for forming the gas introducing device according to claim 1, wherein all the members from the separator plate to the second rectifying plate are coaxial with each other in the order of claim 1. , And that each separator plate is formed at equal intervals in the circumferential direction so that the gas received on the surface of the separator plate is evenly distributed. Then, by using a holding plate formed as a ring-shaped body is held by the wall surface of the vacuum container facing the film formation substrate or a fixing member on the side of the vacuum container to form the reduced pressure CVD gas introduction device. Forming method.
【請求項3】請求項第1項に記載のガス導入装置におい
て、真空容器の壁面もしくは真空容器側の固定部材に着
脱可能に形成され装着状態でセパレータ板から第2の整
流板に到るすべての部材を同軸に、かつ少なくとも第1
の混合スペーサから第2の整流プレートに到るすべての
部材を軸方向に出し入れ可能に収容する,カメラマウン
トを有するリング状のベースマウントと、およびリング
状体として形成される押さえ板として、該ベースマウン
トと嵌まり合うカメラマウントを有し回転により前記ベ
ースマウントに着脱される押さえリングを備えてなるこ
とを特徴とする減圧CVD用ガス導入装置。
3. The gas introducing device according to claim 1, wherein all of the gas from the separator plate to the second rectifying plate are detachably formed on the wall surface of the vacuum container or on the fixing member on the vacuum container side. Coaxially and at least first
A ring-shaped base mount having a camera mount for accommodating all the members extending from the mixing spacer to the second rectifying plate in the axial direction, and a pressing plate formed as a ring-shaped body, A gas introduction apparatus for reduced pressure CVD, comprising a camera mount that fits into the mount, and a pressing ring that is attached to and detached from the base mount by rotation.
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